天津大學與清華大學聯合發布 首個“雙環路”腦機接口系統解決方案問世

中新網天津2月18日電 (記者 孫玲玲)記者18日從天津大學獲悉，天津大學腦機海河實驗室和清華大學集成電路學院聯手，開發了一款基于憶阻器神經形態器件的新型無創演進腦機接口系統。這項研究首次揭示了腦電發展與解碼器演化在腦機交互過程中的協同增強效應，成功實現了人腦對無人機的高效四自由度操控。相關成果已在線發表于國際權威期刊《自然·電子》。

據介紹，腦機接口被公認為新一代人機交互和人機混合智能的核心技術。如何通過腦機之間的信息交互實現“互學習”，進而促進腦機智能的協同演進，是突破腦機性能瓶頸的重點和難點。但目前腦機交互過程中大腦與機器的動態耦合機制尚未厘清，導致腦機之間的長時程互適應能力較弱，工作性能隨時間下降嚴重。

天津大學與清華大學研究團隊首次提出了“雙環路腦機協同演進框架”，并通過憶阻器神經形態器件構建了全新的腦機接口系統。在雙環路框架下，“機學習”環路中的憶阻器解碼器通過適應腦電信號波動完成解碼參數更新，“腦學習”環路中的任務相關腦電特征在“決策—反饋”循環的引導下不斷正向演化。在連續6小時的長時程腦機交互實驗中，大腦和解碼器的貢獻比例呈現動態變化，呈現出腦機協同演進的過程：初期以解碼器自適應更新為主，隨著時間推移，大腦貢獻逐步增加，最終腦機接口性能不僅沒有下降，其準確率還提升了約20%。

協同演進腦機接口框架。天津大學供圖

“這項研究首次提出了腦機協同演進的概念，并基于憶阻器神經形態器件完成了技術驗證，通過長時程大腦與憶阻器神經形態器件之間的信息交互，初步實現了生物智能與機器智能的互適應、互學習，為研發未來實用型腦機接口系統提供了重要的理論基礎與技術支撐，也為腦機融合智能的發展開辟了新的方向。”天津大學腦機海河實驗室許敏鵬教授表示，“我們這款系統未來計劃拓展到更多便攜式或可穿戴腦機接口設備中，服務于消費級、醫療級等各類智能人機交互實用場景。”(完)